Luận văn thạc sĩ xây dựng các bài thực hành trên máy tiện cnc Để nâng cao chất lượng Đào tạo tại trường cao Đẳng công nghiệp nam Định

-9-~_ Giới thiêu về máy tiên CNC và lập trinh CNC -_ Xây dựng những bải tập điển hình, phản ảnh được tương đối đầy đủ các công, -_ Vận dụng chương trình khung của Tổng cục dạy nghẻ ban h

LOI CAM DOAN

Đây là luận văn Cao hoc Kỹ thuật, là công trình nghiên củu của tôi Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn do tôi thực hiện Dây là luận chưa được bảo vệ tại bất kỳ hội đồng bảo vệ thạc sỹ nào

‘Téi xin chyu trách nhiệm trước những lời cam đoan trên

Hà Nội, ngày 24 tháng 09 năm 2012

Người cam đoan

Trần Mạnh Sức

LOI CAM ON

Tac gia xin chan thank cam on Khoa Co khi, Vién dao tao sau Pai hoc

‘Trung Dai hoc iach khoa [14 N6i di tao diéu kién dé tac gia hoan thanh luan văn

Đặc biệt, với tình cảm châu thành và lòng biết ơn sâu sắc, tác gid xin cdm on

Thây giáo PƠS T5 Tăng Huy, Ts Trần Anh Quân người đã trực tiếp hướng dẫn

tác giả làm luận văn rảy

Xin căm ơn lan giám hiệu vả các đồng nghiệp Irường Cao đẳng cổng nghiệp Nam Định đã tạo mọi điều kiện tốt nhật cho tác giả trong suốt quá trình học tập và lâm luận văn

Mặc đủ bản thân đá có nhiều có gắng, nhưng do hạn chế về trình độ, thời gian nên chắc chắn không thể tránh khối những khiếm khuyết Rất mong được sự dong gop ý kiên cửa cáo thầy giáo cô giáo vả bạn đọc để luận văn của tôi được

thoàn thiện hơn

Ha ngi, thang 09 nim 2012

Tác giả

Trần Mạnh Sức

MUC LUC

LOI CAM BROAN,

LỜI CÂM ƠN ¬— ¬— ¬—

3, Đối tượng và phạm vi nghiên cứu sexy sexy

4 Giả thiết khoa học ¬— ¬— ¬—

5 Phương pháp nghiên cửu

Chương T: TÔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ ĐIÊU KHIẾN

BANG CIIUONG TRINII SO (MAY CNC) "— "—

1.1 Khái quát chưng vé may CNC

1.2 Lich sử phát triển của máy CNC

1.3 Tình hình khai thác sử dụng máy gia công CNC ở Việt Nam hiện nay

1.4 Đặc ưng cơ bản của máy CNƠ

1.5 Mô hình khải quát của một máy ƠNC ¬— ¬—

1.6 Các phương pháp điều khiển sexy sexy

1.7 Các bướo thực hiệu gia sông trên máy CNC

1.8 Hình thức tổ chức gia công trên máy ƠNC sexy

2.1.2 Die diém gia công trên máy tiện ƠNC ¬—

2, Câu tạo máy Hện CNC "— "— "—

ya ky 8 Bảng điều khiển man hinh (CR1 - control Panel):

Băng điều khién may:

2.4.2.2 Nội suy đường thing GO1 sexy sexy

3.4.3.3 Nội sưy đường tròn (G02, G03)

2.4.2.4 Lệnh trễ G04 ¬— ¬— ¬—

2.4.2 Chức năng hiệu chỉnh và bù đao: G40, G41, G212

3.4.2.1 Chúc năng bù bán kinh mũi đao khi tiện: G40, G41, G42

3.4.2.2 Chức năng, bú bản kính đao khi phay ¬—

2.5 Cac chu trình gia công,

2.5.1 Chu trình tiện thô doc true G71

2.5.2 Chu trình tiên tỉnh G76: ¬— ¬—

2.5.3, Chu trình tiện mặt côn G99:

2.5.4 Chu trình tiện rãnh G88:

2.5.5 Chu trình tiện ren Q76: ¬— ¬—

2.6 Chương trinh chính, chương trinh phụ: tre tre KAT LUAN CHUONG TT

Chương 1H: XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH "— TIỀN CƠ BẢN TRÊN MÁY TIỮN CNG TH TH

3.1 Khái quát chưng,

3.2 Các bài tập thực hành tiện CNC với hệ Eunue ¬—

3.2.1 Bài số L: Tiện trụ vả tiện côn

3.2.2 Bai số 2: Tiện bề mặt định hình có sử dụng tôi suy cung liên

3.2.3 Bai sé 3: Cắt rãnh và tiện ren "— "— 3.3.4 Bài số 4: Tổng hợp các chu trình tiện

KẾT LUẬN CHUGNG TIT

CII’ VIET TAT TRONG LUAN VAN

NC (Number Control) — Biéu khién sé

CNC (Computer Numerical Control) — Biéu khiến số có sự trọ giúp của máy tính CAD (Computer Aided Design) Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

DNC (Direct Numerical Control )— Hệ điêu khiến DNC

FMS (Flexible Manufacturing System) — Hệ thông sản xuất lĩnh hoạt EMS

CRT (Cathode Ray Tube) Sn chin khong (man hinh)

DANH MUC CAC BANG BIEU

2 2.2 | Chúc năng M (ding cho tiga CNC) 50

DANIIMUC CAC INIT VE

Hình 1.1: Mô bình khái qual may CNC

Hình 1.2: Các phương pháp diễu khiển sexy

Hình 1.4: Điền khiến đường viên 3D

Himhl.5: Điểu khiển theo đường vién 4D, SD

Hình 1.6: Kỹ hiệu các trục tọa độ trên máy CNC Tlinh 1.7: Quy dao chuyển động của dao khi phay Hình 1.8: Quỹ đạo chuyển động của dao khi tiện

Hình 1.9: Hiệu chính bán kính mũi đao ¬— Ilinh 1.10: Co edu do dao

Hình 1.11: Các chuẩn trên hệ tọa độ máy tiện ƠNC., 1Hình 1.12: Sơ để lập trinh thủ công trực tiếp lên máy ƠNC

Hình 1.13: Sơ để lập trình thủ công bằng băng đột lễ

Tlinh 2.9: Bảng điều khiển máy sexy sexy

Hình 2.10 §a đỗ nguyên lý hoại động máy Hiện CNC 2D Hình 2.20: Lập trình theo biên đạng ¬— TTinh 2.31: Lập trình theo biên đạng

Hình 2.21; Lap trình theo biên đạng

Hình 2.22 Lệnh trễ khi tiên hoặc khoan

Linh 2.23 Linh ánh của mỗi dao trong thực tế Hình 2.34 Lập trình gia

Hinh 2.28 Chu trinh khi clit ren ¬—

Tlinh 2.29 Dé thi téc độ trong một cm trình cắt ren

Hình 3.1: Tiện trụ vả tiện côn

11inh 3.3: Tiện định bính, ¬— Hinh 3.3: Cắt rãnh và tiện ren

Hình 3.4: Tiên tổng hop

THÂN MỞ ĐẦU

1 Lý do nghiên cứu để tài

Việt nam dang từng bước hội nhập và WTO, trước sự phát triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ thuật, kinh tế, nên giáo đục Việt Nam nói chung và day

nghề nói riêng cần phâi có sư chuyển mình mạnh mẽ cả về chất lẫn về lượng thì mới dáp ủng được nhu cầu về nhân lực trong giai doạn phát triển của dất nước hiện nay Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã có tác động lớn tới nhiều lĩnh vực

dời sống xã hội nởi chung và công nghiệp nói riêng, đặc biệt là trong lĩnh vực công

nghệ chế tạo máy Kỹ thuật NC, CAD

€ đã làm thay đổi nhiều tới quá

trình tổ chức và sản xuất Gia công cắt gọt điền khiến bằng chương trình số là một

mang chuyên môn rất quan trọng trong quá trình đào tạo ngành Cơ khi ở Việt Nam

hiện nay

Bé dap ứng nhụ cầu lao động có trình độ kỹ thuật cao trong sắn xuất, hiện nay nhiễu trường cao đẳng, đại học đã đưa chương trình kỹ thuật số vào gidng day Hầu hết các trường đã trang bị các máy tiên, phay - gia công trung tam NC, CNC

đã phục vụ đảo tạo Tuy vậy, lĩnh vực CNC cỏn nhiều mới mé đối với nhiều

trường cả về cơ sở vật chất, hình thức và chương trình đào tao Mang kiến thứo

xây nhằm cung cấp cho sinh viên những hiểu biết cơ bản và công nghệ gia công theo chương trình số (NC, CNC), vé thiét bi NC, CNC va trung tam gia công Đảng thời cung cập cho sinh viên khả năng lập trinh, khả năng điều khiến các thiết

di CNC tong san xuất Vì thế trong chương Bình đào tạo cao đẳng phải có học phân trong lĩnh vực điều khiển số (gia công cắt gọt kim loại theo chương trình sổ)

Với những lý do trên, tác gi chọn dB lai: "Kay dựng các bài thực hành trên máy

điện CNC đễ nẵng cao chất lượng đèo tạo tại tường Cao đẳng công nghiệp

Nam Dịnh” làm đề tải luận văn Thạc sĩ của mình

Trơng phạm vì giới hạn, luận văn nảy chỉ để cập đến các nội dung cơ bn sau -_ Tổng quan về máy công cụ diều khiển bằng chương trình s6(may CNC)

-9-~_ Giới thiêu về máy tiên CNC và lập trinh CNC

-_ Xây dựng những bải tập điển hình, phản ảnh được tương đối đầy đủ các công,

-_ Vận dụng chương trình khung của Tổng cục dạy nghẻ ban hành, áp dụng

vào giảng day nghề cắt gọt kim loại tại Trường, Cao đẳng Công nghiệp Nam

Đình

-_ Xây dựng những bài tập điển hình, từ cơ bản dến phức tạp, dễ sinh viện có

thế vận đụng những kiến thức lý thuyết đã học vào các bài tập thực hành trên máy

3 Bối tượng và phạm ví nghiên cứu

*) ĐỐI tượng nghiên cứu

- Ứng đụng chương trình đào tạo theo mô đưn, và hệ thẳng bài thực hành gia công cat got CNC vào giảng dạy lại trường Cao dẳng Công nghiệp KÐ

*) Phạm ví nghiên cửa:

Pham vi nghiền cứu của đề tai:

- Tổng quan về máy công cụ điều khiển bằng chương trình sé (may CNC)

- Tổng quan cơ sở lý luận vẻ lĩnh vực gia công cắt gọt kim loại trên các thiết bị

điều khiển số

~ Thục hiện được những bài tập điển hình, nhằm hệ thống hỏa bài tập theo trình

tự từ đễ đến khó nhằm nâng cao tr duy và kỹ năng thục hành nghề cho sién viên, học sinh tại trưởng Cao đẳng Công ngiệp Nam Định

4 GIÁ thiết khoa học

Hiện nay chất lượng dào tạo gia công cắt got theo chương trình số (NC, CNC) tai trường Cao đăng Công nghigp Nam Dinh chua được chủ trọng do máy

-10-móc côn hạn chế, chưa vận dụng nhting hé théng bải thực hành vào quá trình day học Nêu xảy dựng được được hé théng các bài thục hành tiện CNC sẽ nâng cao chất lượng đào lạo, thu húi được sinh viên học lập tai trường Cao đẳng Công

nghiệp Nam Định

5 Phuong phản nghiên cứu

- Dễ tài này được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với Thực hành và sẵn xuất

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Thực hành thực tế sản xuất

- Phân tích đánh giá kết quả

-11-Chuong I: TONG QUAN VE MAY CONG CU DIEU KIDEN

BANG CHUONG TRINH SỐ (MAY CNC)

1.1 Khái quát chưng về máy CNC

Ở các máy cắt thông thường, việc điều khiển các chuyển động cũng như thay

đối vận tốc của các bộ phận máy đêu được thực hiện băng tay Với cách điển khiến

tây, thời gian phụ khá lớn, nên không thể nâng cao năng suất lao động,

Dé giam thời gian phụ, cần thiết tiến hành tự động hóa quá trình điều khiển Trong sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn, từ lâu người ta đùng phương pháp gia

du tỳ, bằng mẫu

công tự động với việc tự động hỗa quá trình điều khiển bằng các

chép hình, bằng cam trên trục phân phối Dặc điểm của các loại máy tự động này

là rúi ngắn được thời gian phụ, nhưng thời gian chuẩn bị sản xual qua dai (như thời gian thiết kế và chế tạo cam, thời gian diéu chỉnh máy ) Nhược diém nay la

không đáng kế nếu như sản xuất với khối lượng lớn Trải lại, với lượng sản xuất

nhỏ, mặt hàng thay đổi thường xuyên, loại máy tự đông này trở nên không kinh lế

Do đó cần phải tìm ra phương pháp diễu khiển mới Yêu cầu này được thực hiện với việo điều khiển theo chương trinh số,

Đặc điểm quan trọng của việc lự động hóa quá trình gia công tiên các máy

CNC 1a dam bao cho máy có tỉnh vạn năng cao Diễư đỏ cho phép gia công nhiều loại chỉ tiết, phù hợp với đang sảu xuất hàng loạt nhỏ và hàng loại vừa, mà trên 70% sản phẩm của ngành ché tạo máy được chế tạo trong diều kiện dó

Máy công cụ điểu khiến bằng chương trình số - viết tắt là máy NC

(Numencat ControÐ là máy tự động điểu khiển (vải hoạt động hoặc toàn bộ hoạt

động), trong đỏ các hành động điều khiến được sản sinh trên cơ sở cung cấp các dữ

liệu ở đạng: Lệnh Các Lệnh hợp thành chương trình làm việc Chương trình lám

việc nảy được ghì lên ruột cơ cầu mang chương trình đưới dang ini sé Cơ cấu mang chương trinh có thể là băng đột lỗ, băng từ, hoặc chỉnh bộ nhớ máy tỉnh Các thể hệ đầu, máy NỮ cờn sử dụng các cáp logic rong hệ thống Phuong phap điều

-11-khiển theo điểm và đoạn thẳng, tức là không có quan hệ ham sé gitta các chuyển động theo tọa độ Việc điều khiển con mang tinh “cứng” nên chương trình đơn giản và cũng chỉ gia công được những chỉ Hốt đơn giấn như gia công lỗ, gia công các dường thẳng song song với các chuyên dộng má máy có Các thé hé sau, trong

hệ thông điêu khiên cla may NC da được cả

t các cụm vi tính, các bộ vi sử lý

và việc điểu khiển lúc nảy phân lớn hoặc hoàn toản “mềm” Phương pháp điều khiển theo đường biên (hình 1.16), tức là có mối quan hệ hàm số giữa các chuyên

động theo hướng các tọa độ Các máy NC nảy được gọi là CNC (Computer

Numerical Control) Chương trình được soạn thao (i mi hon va có thể giá công được những chỉ tiết có hình dàng rất phức tạp Liiện nay các mày CNC đã được

dang phổ biến

1.2 Lịch sử phát triển của máy CNC

Nam 1947, John Parsons nay ray long ap dụng điều khiển tự động vào qua trình chế tạo cánh quạt máy bay trục tháng ở Mỹ Trước đó, việc gia công và kiếm

tra biên dạng của cánh quạt phải đừng các mẫu chép hinh, sử dựng đưỡng, do đó

rất lâu và không kinh tẻ.Ý định dùng bia xuyên lỗ để doa các lỗ bằng cách cho tin

hiệu để điển khiển hai bản dao, đã giúp Parsons phát trién hé théng Digital ota ông

Với kết quả nay, nam 1949, ông kỷ hợp đồng voi UIA ( Us Ari Foree) nhằm chế tạo một loại máy cắt theo biên đạng tự động Parsons yêu câu trợ giúp dé sir dụng phòng thí nghiệm điểu khiến bự động của Viện Công Nghệ MassachuseUls (MLLT.) nơi được chính phủ Mỹ tài trợ để chẻ tạo một loại máy phay 3 tọa độ điều

khiển bằng hằng chương trình số

Sau 5 năm nghiên cửu, l, Parsons đã hoàn chính hệ thông điêu khiển may

phay và lẳn đầu tiên trong năm 1954, MIT đã sử đụng tên gọi “Máy NC” Trang những năm 60, thời gian đã chín mùi cho việc phát Iriễn và ứng dụng các máy NC

Rat nhiều thành viên của ngành công nghiệp hàng không Mỹ đã nhanh chóng ứng dụng phát triển và đã sẵn sinh ra thẻ hệ máy mới (CNC) cho phép phay các biên

-13-dang phức tạp, tạo hình với hai, ba hoặc bón và năm trục (ba tịnh tiền và hai quay)

Các nước châu Ân và Nhật Bản phát triển có chậm hơn mệt vài năm, nhưng

© kết câu

cũng cỏ những đặc điểm riêng, chẳng những về mặt kỹ thuật, mà cả

như kết câu trục chính, cơ cầu chứa dao, hệ thông cập dao v.v

Từ đó đến nay, hàng loạt máy CNC ra đời với đủ chủng loại và phát triển không ngùng, Sự phát triển đó dựa vào thành tựu của các ngành: máy tỉnh điện tử,

điện tử công nghiệp và điều khiển tự động Nhật là trong thập niên 90, máy CNC

đã đổi mới nhanh chúng chưa từng có trong lãnh vực tự động,

1.3 Tình hình khai thắc sứ dụng máy pìa công ƠNC ở Việt Nam hiện nay

Ở nước ta, trước đây hệ thống cơ khí lạc hậu, năng suất thấp chất lượng kém nhưng giá thành lại cao sản xuất chưa đáp ửng được thị trường trong nước chứ chưa nói gì đến vươn ra Thị trường ngoài nước Nhận thức rõ vẫn để đó, sau Đại

hội Dãng toàn quốc lần thứ VI (năm 1986) với chủ trương đổi mới nhiều chính

sách đã ra đời tạo cho doanh nghiệp chủ động sang tạo Rất nhiều Các trường Đại học, Cao đẳng, các doanh nghiệp đã dưa máy gia công với mức độ tự động hóa cao

vào giảng dạy và thực tập sản xuất Ngành cơ khí của chúng ta nói riêng và tất cả

các ngành khác nội chưng, đã có bước phát triển mới Sân phẩm chế tạo ra đã có chất lượng cao hơn, thời gian chế tạo nhanh hơn Tuy nhiền tìm hiểu một số trưởng, cũng như đoanh nghiệp sử dựng kỹ thuật CNC thấy có một số điểm sau:

-_ Chúng loại máy, nguồn gốc máy da dạng nhưng chủ yếu là máy của các nước: Dức, Nhật, Mỹ, Trung quốc, Dài loan

- Hệ điều khiến của máy chủ yêu là Fumue, Haidenham, Mitsubishi

-_ Việc chuyển giao kỹ thuật từ các chuyên gia nước ngoài tại Việt Nam không,

đây đủ Chủ yêu chỉ hướng dẫn lập trình cơ bản và thao tác vận hành mây

- Ngoại trừ một số doanh nghiệp Hiên doanh, doanh nghiệp 100% vốn nước trgờài trong sẵn xuất có raất hàng truyền thống thì chương trình ƠNC được chuẩn

bị trước từ nước ngoài dưa vào còn lại chủ yếu do người vận hảnh máy lập trình

-14-trực tiếp trên máy

- Một số trường học, doanh nghiệp chưa thưc sự chú ý đèn việc khai thác máy một cách có hiệu quả, thời gian hoạt động của máy không nhiêu

- Các máy gia công sử đụng kỹ thuật CNC thường được nhập ngoại với giả thành rất cao, chính vi lẽ đó hiệu quả khai thác sử dụng máy còn hạn chế giá thành sân phẩm cao vì nuức khâu hao lớn

1.4 Dặc trưng cơ bắn của máy CNC

a) Tỉnh năng tự động cưa

May ƠNC có năng suât cắt gọt cao và giảm được tải đa thời gian phy, do mic

độ tự đông được nâng cao vượi bậo Tuy lừng mnúc độ tự động, mnáy ƠNC có Ihễ

triệu chỉnh sai lệch vị bí tương đối giữa đao và chỉ tết, tự động tưới nguội, tự động

hút phơi ra khỏi khu vực cắt

8) Tỉnh măng linh hoạt cao

Chương trình có thể thay đổi dễ dang vá nhanh chóng, thích ứng với các loại

chỉ tiết khác nhau Do đó rút ngắn được thải gian phụ vả thời gian chuẩn bị sản

xuất, tạo điều kiên thuận lợi cho việc Lự động hoa sin xual hing loại nhỏ Bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chỉ tiết đã có chương trình,

‘Vi thé, không cần phải sản xuất chỉ tiết dự trí, mà chỉ giữ lây chương trình của chi tiét do May CNC gia công được những chỉ tiết nhỏ, vừa, phản ứng một cách

linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điển quan trọng nhất là việc lập trình

gia công có thể thực biêu ngoài máy, Irong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin hoc thông qua các thiết bị vi tinh, vi st ly

© Tink nang tip trung nguyên công

Đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các nguyên công khác nhau

mã không cân thay đối vị trí gá đặt của chỉ Hết Từ khả năng lập trung các nguyên

-15-công, các máy CNC đã dược phét triển thành các trưng tâm gia công CNC

@ Tính năng chính xác, đấm bảa chất lượng caa

Giảm dược hư hỏng do sai sót của con người Đông thời cùng giảm dược cường độ chú ý của con người khí làm việc Có khả năng gia công chính xác hàng loạt Độ chính xác lặp lại, đặc trưng cho mức độ ốn định trong suốt quá trình gia công là điểm gu việt tuyệt đối của may CNC

May CNC với hệ thẳng điển khiến khép kín có khả năng gia công được những

chỉ tiết chỉnh xác ca vé hinh dang đến kích thước Những dặc diém nay thuận tiện

lắp lẫn, giảm khả năng tốn thất phôi liệu ở mức thập nhất

cho vii

2) Gia cing bién dang phive tap

May CNC la may duy nhất có thể gia công chính xác và nhanh các chỉ tiết có

tỉnh dang phức tạp như các bê mặt 3 chiêu

A Tinh ning hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao

~_ Cải thiện tuổi bên đao rỡ điều kiện cắt tối ưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ

sả và các phụ từng khác

- Giâm phế phẩm

- Tiết kiệm tiên thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp

nhưng năng suất gia công cao hơn

- Sử dụng lại chương trình gia công,

- Giâm thời gian sản xuât

-_Thời gián sứ dụng máy nhiều hơn nhỏ vào giảm thời gian đứng may

- Giảm thời gian kiểm tra vì máy ỞNC sản xuất chỉ tiết chất lượng đồng nhất

-_ƠNC cỏ thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chỉ tiết nảy sang loại

khác với thời gian chuẩn bị thấp nhật

‘Tuy nhiên mảy CNC không phải không có những hạn chế Dưới đây là một số

-16 Su dau tr ban dau cao: Nhược điểm lớn nhất trong việc sử dụng máy CNC lả tién von đầu tư ban đầu cao củng với chỉ phí lắp đặt

9/13/2012- Yên cầu bảo dưỡng cao: Máy CNƠ là thiết bị kỹ thuật cao và hệ

thong cơ khi, điện của nỏ rất phức tạp Để máy gia công được chỉnh xác cân

thường xuyên bảo dưỡng, Người bảo đưỡng phải tỉnh thông cả về cơ và điện

~ Hiệu quả thấp với những chỉ tiết đơn giản

1.5 Mô hình khái quát của một máy CNC

Các cứ cấu điều khiển

Chỉ tiết gia công

Hình 1.1: Mô hình khải quát máy CNC

Máy gồm hai phần chính

a) Phan điều khiển: Gém chương trình điều khiên và các cơ câu điều khiển

~ Chương trình điêu khiển: Là tập hợp các tín hiệu (gọi là lệnh - được trình bảy

kỹ ở chương II) để điểu khiển máy, được mã hỏa dưới dạng chữ cái, số và một số

ký hiệu khác như dẫu công, trử, đầu chấm, gạch nghiêng Chương trình này được ghi lên cơ câu mang chương trình dưới dạng mã số (cụ thể là mã thập - nhĩ phân như băng đục lỗ, mã nhị phân như bộ nhớ của máy tỉnh)

- Cae co câu điều khiển: Nhận tín hiệu từ co cau doc chương trinh, thuc hiện

-iff-các phép biên đổi cần thiết để có dược tín hiệu phủ hợp với diễu kiện hoạt déng của cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chứng thông qua các tin

áo câm biển liên hệ ngược Bao gồm wae co edu doc,

tiệu được gửi về từ

giải mã, cơ cầu chuyển đổi, bộ xử lý tin hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cầu khuyếch đại, cơ cầu đo hảnh trình, cơ cáu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị

xuất nhập tin hiệu

Đây là thiết bị điện - điện tứ rất phức tạp, đòng vai trỏ cốt yêu trong, hệ thông, điều khiển của máy NC Việc lim hiểu nguyễn lý cấu tạo của các thiết bì mày đồi

hồi có kiến thức từ các giáo trình chuyên ngành khác, cho nên ở dây chỉ giới thiệu khái quát

b) Phần chấp hành: Gồm máy cỗI kim loại và một số cơ câu phục vụ vẫn đề lự

dộng hỏa như các cơ câu tay máy, ô chửa dao, bồi trơn, tưới trơn, liút thôi phoi, cập phôi

Cũng như các loại máy cắt kim loại khác, đây là bô phản trục tiếp tham gia cắt

gọt kim loại đề tạo hình chỉ tiệt Tuy theo kha năng công nghệ của loại máy mã có

các bộ phân: Hộp tôu đỗ, hộp chạy dao, thân máy, sống trượi, bàn máy, trục chính,

ở chứa dao, các tay máy

Kết cần từng bộ phận chính chủ yêu như máy vạn năng thông thường, nhưng

có một vải khác biệt nhỏ dé dam bao quá trinh điều khiển tự động được én đmh,

chính xáo, năng suất và đặc biệt là mỏ rộng khả năng công nghệ của máy,

- Hộp tếc dộ: Pham vị điều chỉnh tốc độ lớn, thường là truyền dộng vô cấp, trong đỏ sử dụng các ly hợp điện từ để thay đối tốc độ được dễ dàng

- Tiệp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường là các động cơ bước Trong

xích truyền dộng, sử dụng, các phương pháp khử khe hở của các bộ truyền như vit

me-dai dc bi

- Than may eting vitng, két cdu hop ly dé dé thai phoi, tudi Won, dé thay dao tu dộng, Nhiều máy cỏ ở chứa dao, tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chính khi đao bị môn Trong các máy ỞNC có thẻ sử đụng các dang diéu khiển

-18-thích nghỉ khác nhau bảo đâm một hoặc nhiều thông số tối ưu như các thành phan lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bẻ mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ôn, độ rung

1.6 Các phương pháp điểu khiến

Hình 1.2: Các phương pháp điều khiển

- Diễu khiển điển (hay điều khiển theo vị trí được đùng đề gia công các lễ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa và cắt ren lễ Ở đây chỉ tiết gia công được gã cổ định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trì

đã lập trình Khi đạt tới các điểm đích đao bắt đâu cắt (hình 1.24), tưy nhiên cũng

có trưởng hợp đao không địch chuyển mà bàn máy dich chuyển mục đích chính cần đạt là cáo kích thước vị trí của các lỗ phải chỉnh xác, còn quỹ đạo chuyển động,

là của daa hay của bản máy điều không có ý nghĩa lắm

-19-Vị tí của các lỗ có thể dược diéu khién déng thời thco hai trục hoặc diểu khiến

kế tiếp nhau

- Điều khiển theo đường thang (hinh 1.2b) la dang điều khiển mà khi gia công dụng cụ cất thực hiện lượng chạy dao theo một dường thẳng nào đó song song với một trục tọa độ Dạng điêu khiến nảy được đùng cho các máy phay và máy tiện

don gian

- Điều khién theo dudng vién (theo contour, hinh 1.2c) cho phép thực hiện chạy

dao trên nhiều trục cùng lúc

Tuy theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công người ta phân biệt:

điêu khiến đường viễn 2D, điều khiến đường viên 2 ; Ð và điều khiến đường viễn

3D, 4D, SD

Điều khiến đường viên 2D cho phép thực hiện chạy đao theo hai trục đồng

thời trong một mặt phẳng gia công, ví đụ, trong mặt phẳng XZ, hoặc XY trên hinh: 1.3a.1rục thử ba được điều khiển hoàn toàn độc lập với hai trục kia

Điều khiển đường viên 2,5D (hình 1.3b) cho phép ăn đao đồng thời theo hai trục nảo đỏ để gia công bể mặt trong một mặt phẳng nhất định Trên máy CNC có

3 trục X, Y, Z ta sẽ điều khiển được đồng thời X và Y; X và Z hoặc Y và Z

-20-Điều khiển dường viễn 3D cho phép ding thời chay dao theo cf 3 true X,Y

4, CA ba true chuyén déng hòa hợp với nhau hay có quan hệ rang buộc hảm số,

Hình 1.4: Điều khiến dường viễn 32

Ta thấy đường viễn được gia công do cả 3 lượng chạy dao theo (ruc X, ¥, 7, tạo thành Diểu khiển đường viễn 3D được ứng đụng để gia công các khuôn mẫu, gia công các chỉ tiết có bề mắt không phức tạp

Diéu khién 4D (hinh 1.5a)va điểu khiển 5D (hình 1.5b): Ngoài các trục tịnh

tiên X, Y và Z ở đây còn các trục quay cũng được điều khiển số Nhà điểu khiển

4D và 5D người tạ có thể gia công các chỉ tiết phúc tạp như các khuôn rèn đập,

các khuôn đúc áp lực hoặc các cánh tua bản

Hình1.5; Điều khiển theo dường viễn 42, 5l)

-21-Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyên dòng cắt gọt khi gia công chỉ tiết trên may CNC phải nằm trong một hệ trực tọa độ Descarte theo nguyên tắc bản tay phải

Trong đó có bà chuyển động tình tiến thoo các trục và ba chuyển động quay thoo cặc trục tong ung

Hình 1.6: Kỷ hiệu các trục tọa dộ trén may CNC

- Trục Z tương ứửng với phương trục chính cua may CNC, chiéu dương là chiều làm tăng khoảng cách giữa đao và chỉ tiết gia công Chiêu quay đương cùng chiều kim đẳng hỗ (nhìn từ gốc tọa độ),

- Trục Y hình thành với hai trục1w trên trong hệ trục tọa độ Ví đụ trên máy

phay chỉnh là chuyển động chạy dao ngang của bàn máy, trên máy tiện không có

trục nảy,

Tuuu ý khi xét hệ trục tọa độ của máy CN phải coi như clú liết đứng yên, còn dao chuyển động theo các phương của hệ trục tọa đô

Hệ trục tọa độ của máy CNC được đặt vào các loại chuẩn cơ bản sau:

M (Machine Point): Chuẩn may, may sẽ do lưỡng từ vị trí nảy dễn các vị trí khác khi làm việc Không thế thay đối

R (Reference Point): Chuan quy chiếu của may, ding dé dong kin không

-23-gian làm việc của máy Không thể thay dỏi

T (Tool Oset): Chuẩn đao Đề xác định vị trí đao cắt sau khi đã lắp đao vào ỗ

dao Không

W (Work PoinQ: Chuẩn chỉ tiết Dùng làm gốc của hệ tọa độ làm việc trong quá trình gia công Cỏ thế thay đối theo ý muền của người công nghệ Chuẩn này chính là chuẩn công nghệ vì vậy phái được chọn trong không gian làm việc của may

P ( Prorgam Point): Chuẩn thảo chương, Dùng làm gốc của hệ tọa dộ trong, quá trình soạn thảo chương trình Có thể thay đổi theo ý muốn của người lập trình Chuan này nên trùng với chuẩn thiết kế trên bân vẽ chỉ tiết

1.7 Các bước thực biện gia công trên máy CNC

a) Nghiên cửa công nghệ gia công chỉ tiết

- Đọc hiểu bản vẽ chỉ tiết Hình dáng, độ chính xác, độ bóng và vật liệu

- Chọn phôi, chọn may và cách gá lắp

- Chọn liên trình sông nghệ hợp lý Chọn dao và xác định chế độ cất gọt cho từng bước công nghệ Lập phiếu nguyên công,

b) Thiết kế quỹ dạo cắt

- Tập quỹ đạo chuyển động của đao thật chỉ tiết, hợp lý và chính xác

- Tính toán tọa độ của các điểm chuyển tiếp trên quỹ đạo chuyển động ota dao

Eĩ dụ phạy: (hình 1.7)

Quỹ đạn chuyển

_ Quỹ đạo chuyển dong clu due

Dao cất

Đường hao chỉ tiết

Hình 1.7: Quỹ đạo chuyển động của đao khi phay

Trên hình quý đạo chuyến đông của dao phay là quỹ đạo chuyển động của điểm tâm và mnật đầu dao phay Dé xác định quỹ đạo chuyển động đó, không phải biên dạng cắt gọt nàa cũng xác định đễ dàng mà chỉ gặp những biên dang song song với các tọa độ của máy CNC mà thôi Trường hợp đổi với các biên đạng phức tạp hơn (2D hoặc 3i) người lập trình có thể đứng biên của chủ tiết yêu câu làm

quỹ đạo chuyển động của dao nhưng lúc này phải hiệu chính bản kinh dao phay

‘Vin để hiệu chỉnh bán kinh đao như thể nào cho biên đạng được oắt gọt ra cho

dụng, kỳ thuật lập trình NC sẽ giải quyết ở chương sau

Tôi với các bê mặt gia công phúc tạp hơn (3D, 1D hoặc 5D) quỹ đạo chuyển dộng của dao phay phải dược xác dịnh nhờ trợ giúp của máy tính và các phan mém chuyên dùng,

-24-Vi du tié

x Tọa độ các điểm chuyển tiếp

+ Lo Quỹ đạo cắt thô

Quỹ đạo

LA cất tỉnh

7 + —+> 7

Hình 1.8: Quỹ đạo chuyển động của dao khi tiện

Dao tiên luôn luôn cỏ bản kinh cong R ở mũi dao Đề gia công chỉnh xác, ta phải quan tâm đến kích thước nảy Khi chương trình chỉ thị dao tiện đến tọa độ các

điểm chuyên tiếp thì điểm đo dao sẽ đến các tọa độ đó, vì vậy khi gia công những,

đường cong hoặc nghiêng (không song song với hai chuyển động chạy dao của

máy tiện) sẽ gặp phải sai số Để khắc phục sai số đỏ phải hiệu chỉnh bán kinh mũi

Hinh 1.9: Higu chinh ban kinh miti dao

Vị trí đo đao là điểm nối của hai phương do theo toa độ của máy tiện CNC

Œa và Xx ) Ki chương tình chi thi dao đến các điểm chuyển Hếp trên biên cắt của chỉ tiết (0-1-2-3-4-5) thi điểm do dao sẽ đến các vị trí (0-1-2-3-4-5) Như vậy

trên hình thấy rất rõ điểm 1, 2, 3 của chỉ tiết không nằm trên lưỡi cắt khi mũi đao

Hình 1.10: Co cdu do dao

sả Lập chương trình điều khiển NC

Dây là bước quan trọng nhất đề gia công được trên may CNC Có hai phương,

pháp lập trình:

"Phương pháp lập trình thứ công (Mianual Progranunug): Là phương pháp lập

trình không có sự trợ giúp của mảy tính, người lặp trình có thể tự biên soạn

chương trình KC trên cơ sở nhận dạng hoản toàn chỉnh xác tọa độ chạy dao, Kha năng lập trình thú công được coi lá yêu câu cơ bản đổi với người lập trinh NC, bởi

khả năng đọc

vì có kỹ năng lập trinh này, người lập trình mới có khả năng,

và sửa dỗi chương trình khi trực tiếp vận hanh may CNC

Phan lớn các phản mềm lập trình NC lá sản phẩm của chính nhá sân xuất hệ diều khiển, thường cung cấp kèm theo máy CNC Khả năng lập trình của những phẩn mềm này nỏi chung rất bạn chế Phần lớn chỉ có khả năng lập trình cho

những quỹ đạo cắt 2D; 2~ D đơn giản và chủ trinh gia công cơ bản

Phương pháp lập trình nả có thể kiểm tra biên dạng cắt bằng cách mô phóng, trên máy tính với phản mềm NC hoặc trục tiếp trên hệ điều khiển ctia may CNC

Để truyền chương trình NC vào hệ diéu khiến máy ta có thé thực hiện bằng hai

cách:

PHONG THIET KE PHONG CONG NGHE XUGNG MAY

€¿ Nhập từ panel điều khiên theo chế độ MDI (Manual Data Input) trén may

cnc

Hầu hết các cơ sở sản xuất sử dụng máy NC/ƠCNC kết hợp hai cách trên dé

lập trình Phương pháp ghi chương trình trên băng đục lỗ, băng từ hiện nay chỉ còn

sử dụng cho các thế hệ may NC cũ

Phương pháp lập trình tự động (Automatically Programming): Lả phương

pháp lập trình nhờ sự trợ giúp của máy tính Phương pháp lập trình nảy bằng ngôn

ngữ xử lý hình học (APT - Automatically Programmed Tool) hoặc phản mềm

CAD/CAM tích hợp như công cụ trợ giúp đề chuyên đổi tự động đữ liệu hình học

và dữ liệu công nghệ thảnh chương trình NC

Ngày nay phương pháp lập trình bằng các phần mềm CAD/CAM đã được sử

dung kha pho bien vả rất có hiệu quả, đặc biệt cho các trường hợp gia công mặt

4) Kiém tra chwong trinh diéu khién NC

Chương trình sau khi soạn thảo cần phải kiểm tra, hiệu chỉnh Đây cũng là

-28-khâu quan trọng trước khi gia công trên máy Có hai cách kiểm tra như sau:

- Kiểm tra thủ công: Dò chương trinh bang mắt và vẽ ra chỉ tiết gia công bằng tay Cách này thực biện khi điều kiện máy tỉnh và phan mém không có

- Kiểm tra bằng máy tính: Chương trình soạn thảo được nhập vào máy tính, cho chạy mô phỏng trên phan mém phi hop Dựa trên quỹ đạo chuyển động cửa đao va hình dáng chỉ tiết hình thành mmà sửa đổi chương trình hay dao cắt, chế độ cắt

Các phản mém CAD/CAM đểu cá chức năng kiếm tra và mê phỏng trên phân

mém

4) Diễn chính máy CNC

Đây là công việc làm sao cho rrấy ỞNC biết dược chỉ tiết gia công được đặt ở đầu trên máy và dựng cụ cất cỏ kính thước ra sao? Ilay nói cách khác, muồn gia công được chính xác thì chuỗi kích thước công nghệ của hệ thống công nghệ (bao gdm (May - Dao - Gá - Chỉ tiếp phải dược khép kín Có nghĩa là

3 #i=0

f1

Trong đó:

K - Các kich thước trong chuỗi kích thước công nghệ

u - Số khâu trong chuối kích thước công nghệ

Khi thiết kế và chế tạo một máy CNC, người ta đã xác định cho máy một

điểm chuẩn đo lường Điểm chuẩn đó có thể có định lại một vị trí nhưng cũng có thể không cổ định tủy vào hệ điền khiển và cầu trúc của máy,

Thi gia công chỉ Hết trên máy ƠNC, việc chuẩn bị công nghệ (trong đó có gá lắp, dụng cụ cắt) và chương trình điều khiến dược thực hiện bên ngoai may CNC Vậy khi nói kết chúng lại (Máy — Dao — Gá — Chỉ tiết) phải tuân theo một chuỗi kích thước công nghệ khép kin Luc dé may CNC mdi diéu khiến gia công theo

chuẩn cũa nó một cách chính xác được

-29-Vi dụ về mỗi quan hệ giữa các chuẩn trên hệ tọa dộ máy tiên CNC

Fu

Hình 1.11: Các chuẩn trén hé toa dé may tién CNC:

Zn - Dộ lệch giữa chuẩn máy và chuẩn thay đao theo phương Z May da biét

Zw - Độ lệch giữa chuẩn máy và chuẩn chỉ tiết theo phương Z Người giá công phái xác định và báo cho ruáy biết

Øa - Tọa độ Z của điểm 1 đo người lập trình soạn tháo tong chương trình

R - Bán kinh của mũi đao tiện Người gia công phải báo cho máy biết

#r - Độ lệch giữa chuẩn dao với vị trí do dao sau khi lắp dao vào cơ câu mang, dao theo phương Z Người gia công phái xác định vả báo cho máy biết

Ø2 - Khoảng cach đi chuyển của dao bir vi ti thay đao tới vị trí chuẩn bị gia

công theo phương Z Máy tự tính toản khi chuối kich thước công nghệ được khép

kin

⁄ạ “2m 7w Z2 R be Tương tự như vậy cho phương XÃ

Để thực hiện dược công việc điều chỉnh máy CNC, ta phải

- Chuẩn bị phôi, đao cắt và đỗ gá Đề ga được cế định trong không gian gia

~30-công trên bàn máy (phải được rà vuông gỏc hoặc song song với các phương

chuyển động của máy)

- Định vị và kẹp chặt phôi trên đỗ gá

- Thực hiện các bước “Vận bảnh máy” cho tùng máy CNC cụ thể

J) Gia cing chi tidt trén may CNC

- Đưa chương trình gia công ra màn hình điểu khiến, kiểm tra lại chương trình một lần nữa và đặc biệt phải kiểm! ra các đường chạy đao không cắt thật kỹ

- Gia công

1.8 Iũnh thức tổ chức gia công trén may CNC

a) Lập trình thủ công, nhập chương trình trực tiếp lân máy CNC

Máy CNC

Hình 1.13: Sơ đồ lập trình thủ công bằng băng đột lỗ

Chương trình

Ba hình thức tô chức trên thuộc thẻ hé các máy NC cũ Cac thé hé nay chỉ co

khả năng nhập dữ liệu qua công đọc băng

«33

Pf Lap trinh tw động vé diéu khién sé trec tiép (DNC Direct Numerical Control)

KET LUAN CIIVONG I

Đôi với người làm công tác thiết kế, chế tạo đặc biệt là trong lĩnh vực Cơ khí chế tạo máy, ngoài việc phải năm thật chắc các Công nghệ chế tạo máy cô diễn thì

việc cập nhật, tiếp thu các phần mềm tmg đựng, cáo máy móc thiết bị hiện đại trên

giới trong lĩnh vực chuyên nghành là hết sức cần thiết Không ngừng học lập, nghiên cửu và ứng dụng chủng một cách linh hoạt giúp ta có các giải pháp tôi ưu nhất, tiết kiệm chỉ phí cũng như thời gian rất nhiều với tùng loại sản phẩm cụ thê

Nghiên cứu, áp dụng Công nghệ CNC mà chủ đạo là các máy công cụ CNC

và các phản mềm thiết kế cơ khí vào các sản phần cụ thể giúp cho chứng ta nâng một bước trên can đường thiết kế và chế tạo các sản phẩm một cách chính xác, tin cay, tiết kiệm chỉ phi cũng như nàng cao khá năng cạnh tranh với các đối tác cùng,

chuyên nghành

-35-Chương II: GIGI TINEU VE MAY TIEN CNC

VA LAP TRINH CNC

3.1 Công dung va đặc điểm gia công tiện CNC

3.1.1 Công dụng:

Mãy tiên CNC là máy tiên điều khiến theo chương trình số, các máy CNC dã

xuất hiện nhanh chéng dé thay đổi nên sản xuất công nghiệp Việc tiến hành gia

công các đường cong, hình phức tạp được thục hiện dễ dàng như đường thẳng, các

cấu trủc phức tạp 3 chiều cũng dé dang thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do cơn người thực hiện được giảm thiểu

Trên máy có thể gia công dược các công việc liên như một máy vạn năng ngoài ra còn có khá năng gia công mặt định hinh với độ chỉnh xác cao

2.1.2 diém gia công trên mãy tiện CNC

- Mức độ tự động hoá rất cao

| Tu dng thay dao

+ Tự động điều chính quả trình cắt gọt

| Tự động bôi trơn vùng cắt gọt và hệ thông máy

+ Tự động bão vệ am toàn khi máy làm việu

+ Tự dộng hiển thị vi trí gia công, toạ d6 gia céng (x, y, Z)

! Tự động báo lỗi

- Tốc dộ cất rất lăn ( Từ 1000 ~ trên 8000 vòng/phúi )

+ Độ chính xác kích thước gia công đạt tới 0,001mn

| Năng suat gia cing gap nhiều lân số với máy thông thường

+ Tỉnh linh hoạt cao, thích ngủ với nhiều loại sản xuất

2.2 Cầu tạo máy tiện CNC

+ Bang diéu khién

+ Cita đỏng mở khu vực gia công

Là một bộ phân được tiêu chuân hoá, có thẻ gá được 12 con dao khác nhau

+ Trên đầu Rovônve có lắp với các khỏi mang dao và trực tiếp lắp với các

dụng cụ cắt tương ứng

Hình 2.3: Dai ga dao Rovénve

-38-+ Dau Rovénve thay đổi dao bằng cách thay đổi vị trí của dao theo chương trình

Nắp trên khối |—> Nap trén 6 + Nắp trên giá đỡ' “ee

+ Cửa đóng mở khu vực gia công

Hệ thống máy chỉ hoạt động khi cửa được đóng đúng quy định

2.2.4 Mâm cặp:

=39-Quả trình đóng mở và hãm mâm cặp đề tháo lắp chỉ tiết bằng hệ thông thuỷ

lực, lực phát động nhỏ và an toàn Đối với máy tiên CNC thường được gia công

với tốc độ rất cao Số vòng quay của trục chính lớn ( có thẻ lên tới 8000 vòng/phút

khi gia công kim loại mau) Do dé luc ly tam là rất lớn nên các mâm cặp thường

được kẹp chặt bằng hệ thông thuỷ lực (hoặc khi nén) tự động thông qua chương

trình

Hình 2.5: Mâm cặp thủy lực

2.2.5 Ụ động:

Khi gia công các trục dài ụ động dùng để đỡ các chỉ tiết lên nó Trên ụ động

thường dùng đề lắp mũi chống tâm, có thể dùng đề lắp mũi khoan dé gia công lỗ như máy tiện thường U động có thê di chuyên bằng động cơ điều khien, co cau

thủy lực hoặc di chuyên bằng cách đây trượt trên rãnh

Hình 2.6: chỗng tâm thủy lực

~40~